CN201842894U - 一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚 - Google Patents

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杨业林
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Abstract

本实用新型公开了一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚，包括基体、中间过渡层、第二中间层和内表面涂层，所述基体的内壁设有中间过渡层，中间过渡层上设有第二中间层，第二中间层上设有内表面涂层。本实用新型是根据石英坩埚在使用过程中高温加热的步骤和煅烧时间的长短，采用具有不同热学性能的涂层材料在石英坩埚基体上分层次进行涂层，来提高石英坩埚的抗侵蚀能力，达到降低硅与石英坩埚反应强度的目的。

Description

一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏领域，具体涉及一种太阳能铸锭多晶硅制备用的复合涂层石英坩埚。
背景技术
石英坩埚是太阳能多晶硅锭制备的重要元器件之一，其质量的优劣对产出的多晶硅品质及铸锭生产的收率均具有重要影响。在铸锭生产过程中，熔融状态下的硅与石英坩埚材料二氧化硅之间的反应，一方面会造成对石英坩埚表面的侵蚀，加剧硅和石英坩埚中的各种杂质(如铁、硼、铝等)发生反应，出现多晶硅锭与石英坩埚粘连的现象，另一方面硅与石英坩埚间的反应会产生一氧化碳和氧。氧会污染硅，一氧化碳是不稳定气体，会与炉内的石墨器件及硅料反应生成碳化物和碳化硅。碳化硅进一步与熔融的硅反应生成不稳定的一氧化硅和碳。碳和氧一样，也会污染硅。多晶硅锭中氧含量和碳含量的提高，会加大终端产品电池片的光致衰减，将严重影响其内在电学性能。为解决上述缺陷，通常多晶硅铸锭用石英坩埚在使用前都要对内其表面进行氮化硅涂层，而且涂层要足够厚，以防止硅与石英坩埚发生反应，对多晶硅锭造成污染。
采用氮化硅作为涂层材料，而且涂层厚度一般要达到300μm以上，既浪费了时间，也造成石英坩埚成本费用昂贵。此外，由于硅的氮化物容易剥落，只能在使用前最后一刻进行涂层，不利于涂层石英坩埚的批量生产和储存。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚。
本实用新型采用的技术方案是：一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚，包括基体、中间过渡层、第二中间层和内表面涂层，所述基体的内壁设有中间过渡层，中间过渡层上设有第二中间层，第二中间层上设有内表面涂层。
作为优选，所述中间过渡层厚度为200-500μm之间，中间过渡层的材料是硅。
作为优选，所述第二中间层厚度为50-100μm之间，第二中间层的材料是二氧化硅和氮化硅。
作为优选，所述内表面涂层厚度为200-500μm之间，内表面涂层的材料是氮化硅、二氧化硅和硅。
本实用新型是根据石英坩埚在使用过程中高温加热的步骤和煅烧时间的长短，采用具有不同热学性能的涂层材料在石英坩埚基体上分层次进行涂层，来提高石英坩埚的抗侵蚀能力，达到降低硅与石英坩埚反应强度的目的。
本实用新型的制备过程：(1)根据石英坩埚的一般要求熔制出由二氧化硅制成的石英坩埚基体；(2)在基体内表面喷涂厚度在200-500μm之间的中间过渡层，采用的涂层材料是浓度为50-100％的硅；(3)在中间过渡层表面进行二次喷涂，生成厚度在50-100μm间的第二中间层，涂层材料为二氧化硅和浓度为50％的氮化硅；(4)在第二中间层表面再次喷涂，形成厚度为200-500μm内表面涂层，涂层材料为50-100％的氮化硅加50％的二氧化硅和20％的硅。
本实用新型的有益效果：(1)复合涂层在二氧化硅制成的石英坩埚基体上的附着力得到明显提升；(2)复合涂层可有效增强石英坩埚整体抗高温能力，提高了石英坩埚的软化点；(3)复合涂层材料不会因时间变化出现剥落现象，有利于进行石英坩埚涂层批量生产和长时间储存；(4)采用复合涂层材料代替高纯氮化硅，可大大降低涂层原材料成本；(5)增强了石英坩埚内表面涂层的附着力，可有效防止硅锭与石英坩埚接触部位受到污染以及破裂的二氧化硅和硅之间的反应，利于生产更高纯度的多晶硅锭。
附图说明
附图为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：
如附图所示：一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚，包括基体1、中间过渡层2、第二中间层3和内表面涂层4，所述基体1的内壁设有中间过渡层2，中间过渡层2上设有第二中间层3，第二中间层3上设有内表面涂层4。
所述中间过渡层2厚度为200-500μm之间，中间过渡层2的材料是硅。所述第二中间层3厚度为50-100μm之间，第二中间层3的材料是二氧化硅和氮化硅。所述内表面涂层4厚度为200-500μm之间，内表面涂层4的材料是氮化硅、二氧化硅和硅。

Claims (2)

1.一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚，其特征在于：包括基体(1)、中间过渡层(2)、第二中间层(3)和内表面涂层(4)，所述基体(1)的内壁设有中间过渡层(2)，中间过渡层(2)上设有第二中间层(3)，第二中间层(3)上设有内表面涂层(4)。
2.根据权利要求1所述一种用于多晶硅锭制备的复合涂层石英坩埚，其特征在于：所述中间过渡层(2)厚度为200-500μm之间，中间过渡层(2)的材料是硅。 
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